为什么鸟类是唯一幸存于大灭绝的恐龙

# 一颗小行星灭绝了除鸟类之外的所有恐龙。原因如下 来源：https://www.scientificamerican.com/article/an-asteroid-extinguished-all-the-dinosaurs-except-for-birds-heres-why/ 大约6600万年前，白垩纪的最后一天，地球上充满形形色色的恐龙，生机盎然。在北美，超级掠食者*霸王龙*追踪着它最爱的猎物——三角龙。在亚洲，敏捷的迅猛龙注视着成群的鸭嘴龙和带甲植食动物，而一群微型肉食者和植食者则在欧洲岛屿上漫游。赤道以南，比喷气式飞机还重的长颈巨兽行走时震动大地。而在全世界，覆盖着羽毛的恐龙展示着它们的羽衣，有些拍打翅膀在空中飞翔。 然后，恐龙时代突然结束了。一颗巨大的小行星撞入墨西哥湾，引发了一连串的灾难：地震、海啸和野火，随后是多年的黑暗和寒冷。这很可能是地球历史上最糟糕的时刻，不久之后，每四个物种中就有三个灭绝。这颗小行星如此具有灾难性，以至于催生了科学史上最伟大的神话之一，这个神话流传广泛且不断被重复，以至于我们大多数人认为它是真的。这个神话就是：恐龙已经消失，在白垩纪末期的灭绝事件中全部倒下。 事实上，有些恐龙在小行星灾难中幸存了下来。尽管像*霸王龙*和*三角龙*这样的典型物种灭绝了，但有一个恐龙群体的成员设法存活了下来：鸟类。为什么当其他所有类型的恐龙都灭绝时，鸟类却能坚持住？科学家们几十年来一直困惑于这个问题。在过去的30年里，随着古生物学家发现了大量与鸟类关系密切、在生物学和行为许多方面相似的带羽毛和翅膀的恐龙（尽管不属于鸟类谱系），这个谜团变得更加深刻。其中一些恐龙甚至能飞行。那么，是什么让鸟类独自逃脱了它们家族的命运呢？ --- ## 关于支持科学新闻 如果您喜欢这篇文章，请考虑通过订阅来支持我们获奖的新闻报道。购买订阅有助于确保未来有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力故事得以延续。 --- 最近，基于对化石、遗传学和生态学的新研究，一个答案浮出水面。当小行星撞击时，许多鸟类正在*霸王龙*和*三角龙*头顶飞行，但大多数与它们的恐龙表亲一起死亡了。唯一走出白垩纪的鸟类是现代类型的物种。它们的生存归结于环境：它们碰巧生活的地方和它们碰巧拥有的特征，在世界陷入地狱时帮了大忙。 --- 研究人员长期以来一直在思考现代鸟类与已灭绝恐龙之间的关系。在19世纪60年代，查尔斯·达尔文那一代的科学家注意到，今天的鸟类与侏罗纪和白垩纪（介于2.01亿至6600万年前）小型肉食恐龙的骨骼有着惊人的相似之处。20世纪90年代，鸟类由恐龙进化而来的观点成为主流，这得益于在中国发现的恐龙骨骼，这些骨骼带有羽毛，被史前火山掩埋并以原始状态化石化。 在过去的25年里，中国辽宁省的农民从地里挖出了数千只这些带羽毛的恐龙。我与已故的同事吕君昌合作，有幸研究了其中许多，并命名了一个新物种，它是*迅猛龙*的近亲，我们将其命名为*Zhenyuanlong*（真元龙）。这是一个令人惊叹的标本，大部分身体覆盖着纤细的毛发状羽毛，手臂上排列着羽轴，形成小翅膀。当我在一家中国博物馆的里屋凝视着这块化石，光线照亮羽毛时，我真正理解了恐龙与鸟类之间的特殊联系。 这些披着羽毛的生物讲述了鸟类如何从恐龙进化而来的故事。这是生命史上最宏大的进化转变之一：凶猛的陆生肉食者缩小身体，包裹上绒毛，长出翅膀，飞向天空。 过去近二十年的大部分时间里，我一直在努力理解这个惊人的转变，从我的博士论文开始，由已故的马克·诺雷尔指导，该论文整理了一个包含早期鸟类及其近亲恐龙的大型家谱。这个家谱显示，鸟类是在数千万年间逐渐从恐龙进化而来的。今天鸟类的许多关键特征——羽毛、翅膀、叉骨、中空骨骼、超高效肺、大脑袋——实际上是恐龙的特征，这些特征在很长一段时间内出于各种原因发展而来，后来才被重新利用，形成了一个飞行机器。 化石头骨特写。这块*Asteriornis*（星鸟）的化石头骨，绰号“神奇鸡”，代表了现代鸡和鸭所属家族中已知最古老的成员。 丹尼尔·J·菲尔德，剑桥大学 到1.5亿年前，化石记录显示，真正的鸟类已经进化出来，例如标志性的*始祖鸟*，它翱翔在现代德国泻湖上空。一项非凡的才能将这些鸟类与其他恐龙区分开来：它们不仅能像一些带羽毛的恐龙亲属那样被动滑翔，还能拍打翅膀，提供升力和推力，从而起飞并保持空中飞行。 在接下来的8500万年或更长时间里，真正的鸟类与它们的恐龙表亲共存。最早的鸟类，包括*始祖鸟*，看起来像微型迅猛龙，有牛排刀般的牙齿、锋利的爪子和长长的骨质尾巴。随着时间的推移，一些鸟类经历了改进，使它们更好地适应空中生活。它们的手臂变长了，翅膀变宽了，拍翅肌肉变大了，身体变轻了。尾巴缩短成一个脂肪小瘤，作为空气动力学方向舵的锚点，它们还用喙取代了牙齿。一些鸟类变成了温血动物，并以惊人的速度生长。 与此同时，这些侏罗纪和白垩纪的鸟类在地面、水中，特别是在树上开拓了新的栖息地，一个名为反鸟类的群体在那里建立了一种新的生活方式，吃植物和虫子，并在树冠高处筑巢。到白垩纪末期，真正现代的鸟类已经出现在舞台上。像*Vegavis*（维加鸟）和*Asteriornis*（星鸟）这样的物种，属于鸭和鸡的同一类群，与许多原始的、生长缓慢的、带有长尾巴、牙齿和爪子的遗留物种一起鸣叫和拍翅。在原始遗留者和现代新来者之间，白垩纪拥有数量惊人的鸟类。 然后灾难降临了。罪魁祸首是一颗10公里宽的小行星，是我们太阳系诞生时留下的一块碎屑，碰巧与地球相交。当小行星撞入现在的墨西哥尤卡坦半岛时，它爆炸的力量超过十亿颗核弹。灾难发生后的最初几天充满了烈火和硫磺。碰撞产生的尘埃和野火产生的烟灰堵塞了大气层，挡住了太阳，使地球陷入持续数年的冬天。如果你那天还活着，你的整个物种只有25%的机会继续存在。翼龙——在鸟类之前进化出拍翅飞行的空中爬行动物——全部死亡，海洋爬行动物和螺旋壳菊石也全部死亡。几乎所有的恐龙也都灭绝了。 古生物学家们一直在争论白垩纪末期灭绝的速度，以及小行星是杀手还是被冤枉的旁观者，因为灭绝事件可能已经开始。基于新的证据，我确信死亡来得很快——在地质学上来说是瞬间的——而且小行星确实是罪魁祸首。 十多年来，我和同事们一直在新墨西哥州西北部的荒地勘探，那里条纹状的彩色岩石保存着导致灭绝事件的一层层恐龙化石。2025年，由新墨西哥州立大学地质学家安德鲁·弗林领导的团队描述了该地区一个充满活力的恐龙群落，准确年代定在小行星撞击前不到几十万年。它们当时处于繁盛期。有肉食者和植食者，有带角的和鸭嘴的，有小型的迅猛龙，有顶级掠食者暴龙，甚至还有长颈蜥脚类恐龙*阿拉莫龙*，它是陆地上有史以来最大的动物之一。没有任何迹象表明出了什么问题。然后它们的骨骼从岩石中消失了，只剩下一种恐龙化石：鸟类脆弱的中空骨骼。 为了理解为什么鸟类在非鸟恐龙灭绝时幸存下来，我们首先必须考虑受害者和幸存者的总体名单——不仅仅是恐龙，还有在小行星撞击前存在的整个动物王国。总体模式很清楚：如果你体型大，你就会死。每一个比西伯利亚哈士奇大的陆生生物都没能熬过白垩纪进入下一个地质时期——古近纪。 有了这个规则，我们就可以明白为什么非鸟恐龙——包括许多带羽毛的恐龙——注定要死亡。由于它们通常体型庞大，需要吃大量的食物，当土地燃烧、生态系统崩溃时，这很困难。这些动物无法轻易挖洞或用其庞大身体躲避火灾和撞击发生后立即发生的其他环境破坏。而且它们中的大多数需要几年时间才能长成成年个体，这更降低了个体在无休止的小行星引发的冬天中存活的几率。 然而，鸟类具有许多相反的特征。它们的小体型意味着不需要每天吃几百磅食物，能够更好地应对食物匮乏时期。它们能飞，所以即使不能挖洞，也能飞到远离任何直接危险的地方。当然，这些优势使鸟类比其他恐龙和各种其他死亡的动物更具优势。结案了吗？ 解剖插图突出了鸟类与其他恐龙一同灭绝的原始鸟类不同的特征。始反鸟和其他已灭绝谱系的原始鸟类颌骨上有牙齿，手上有大爪子，有一条长长的骨质尾巴和一个小胸骨。维加鸟具有几个科学家认为对现代鸟类谱系成功至关重要的特征：小体型，用喙代替牙齿，大翅膀，强壮的胸肌，以及作为空气动力学方向舵的较短尾巴。丽贝卡·格莱伦特 不完全是，因为有一个麻烦的问题。白垩纪末期不仅仅是一个鸟类存活而其他非鸟恐龙死亡的简单故事。事实上，许多鸟类也被小行星的火焰和愤怒消灭了。它们中的大多数——也许几乎全部——跟随*霸王龙*进入了坟墓。有人估计，这场灾难中鸟类的灭绝规模超过90%。如果不是一些勇敢的幸存者，鸟类可能会走上它们恐龙表亲的道路，那么今天你的喂鸟器里就不会有麻雀，不会有炸鸡晚餐，也不会有宠物虎皮鹦鹉了。所以我们必须重新定义问题：为什么只有少数鸟类存活？ 我们可以再次比较受害者和幸存者，这次是在鸟类内部。白垩纪末期的充分采样的岩石，从我们团队在新墨西哥州的野外地点向北延伸到蒙大拿州，再进入萨斯喀彻温省，已经产出了十多种不同的鸟类。它们范围从保留牙齿和长尾巴的原始形式，到高度先进现代类群的成员。灭绝的标志是岩石中一条薄薄的线，富含由小行星带到地球的稀有元素铱。在这条线之上，只能再次看到一种类型的鸟类化石：现代谱系的成员。所有其他鸟类都消失了；再也不会有颌骨长牙、手指带镰刀爪或长扫帚尾巴的鸟了。这在世界任何地方都是如此。 唯一进入古近纪的鸟类是所谓的冠群：现代谱系的成员，鸟类家谱中至今仍然生存并不断扩展的部分。我们对鸟类冠群创始成员的大部分了解来自两块最近发现的、可追溯到白垩纪最末期阶段的化石。 第一块是*Vegavis*（维加鸟），最初是根据20世纪90年代从南极冰原中取出的一个混凝土般坚硬的结核中的散乱骨骼描述的，去年由加州斯托克顿太平洋大学的克里斯托弗·托雷斯、德克萨斯大学奥斯汀分校的朱莉娅·克拉克及其同事们描述了一块保存得令人叹为观止的化石头骨作为补充。第二块是*Asteriornis*（星鸟）——绰号“神奇鸡”——是在比利时-荷兰边境附近一个采石场挖出的石灰岩块中发现的，由剑桥大学的丹尼尔·J·菲尔德及其团队于2020年描述。两者都属于鸭和鸡家族，因此牢固地嵌在今天鸟类的家谱中。 *维加鸟*和*星鸟*是对抗小行星的鸟类的象征。它们对于它们那个时代的鸟类来说体型小，有喙而不是牙齿，并且生活在水边或水中。它们经历了快节奏的生活，从孵化到成年只需要一年时间，这从它们骨骼内部没有任何年生长环可以看出。 > 许多鸟类也被小行星的火焰和愤怒消灭了。为什么只有少数存活？ *维加鸟*，从更完整的化石中得知，它还是强大的飞行者，有大翅膀和强壮的胸肌。在其胸部发现了石化的鸣管（鸟类的发声器官），表明它可能发出鸣叫声、粗嘎声以及其他复杂的叫声。白垩纪的南极比现在温暖，但尽管如此，*维加鸟*显然是一种强健的鸟类，能够忍受高纬度地区黑暗的冬天。所以在很多方面，第一批冠群鸟类是特殊的——它们的独特性可能是它们韧性的源泉。 是否有什么具体原因使得生长迅速、有喙的水鸟能够对抗小行星？菲尔德、多伦多大学的德里克·拉尔森及其同事们最近的研究表明，两个因素至关重要：栖息地和食物。你住在哪里以及你吃什么可能决定了你在白垩纪末期的命运。冠群鸟类拥有获胜的组合。 首先考虑栖息地。小行星的影响触及地球的每个角落，但没有哪个环境比森林更糟糕。森林首当其冲，先是靠近撞击区的冲击波，然后是在接下来的几天和几周内全球范围的火灾和酸雨。任何在袭击中幸存下来的树木都会慢慢因缺少阳光而无法光合作用获取食物。化石记录中保存的霉菌瘟疫标志着森林的大规模死亡。一旦阳光恢复，它们很可能需要数百年才能重新生长。 所有经常光顾树木的动物都会陷入麻烦——它们的庇护所、筑巢地和食物来源都会消失。许多白垩纪鸟类，特别是古老的長尾物种，是生活在树上的专家。但*维加鸟*、*星鸟*和其他早期冠群鸟类并非如此，它们生活在水中和地面上。它们的家园会受到破坏但不会毁灭。 现在来看食物。